ガス充填装置
【課題】本発明は被充填タンクに充填されるガスを冷却器により冷却して充填効率を高めると共に冷却器の消費電力を節約することを課題とする。
【解決手段】ガス充填装置１０は、ディスペンサユニット２０と、冷却器３０と、蓄ガス器４０と、コンプレッサ５０とを有する。ディスペンサユニット２０は、蓄ガス器４０に連通されたガス供給系統６０と、車両７０に搭載された被充填タンク７２に接続されるノズル８０とを有する。制御部９０では、ノズル８０が車両７０の被充填タンク７２に接続された後に、充填開始スイッチ９４がオンに操作されると、被充填タンク７２へのガス充填制御を開始する。制御部９０は、ノズル８０を介して被充填タンク７２へガスを充填する際に、圧力センサＴＴにより検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に冷却器３０を作動させるように冷却器３０を制御する制御手段を有する。
【解決手段】ガス充填装置１０は、ディスペンサユニット２０と、冷却器３０と、蓄ガス器４０と、コンプレッサ５０とを有する。ディスペンサユニット２０は、蓄ガス器４０に連通されたガス供給系統６０と、車両７０に搭載された被充填タンク７２に接続されるノズル８０とを有する。制御部９０では、ノズル８０が車両７０の被充填タンク７２に接続された後に、充填開始スイッチ９４がオンに操作されると、被充填タンク７２へのガス充填制御を開始する。制御部９０は、ノズル８０を介して被充填タンク７２へガスを充填する際に、圧力センサＴＴにより検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に冷却器３０を作動させるように冷却器３０を制御する制御手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス充填装置に係り、特にガスを効率よく被充填タンクに充填するように構成されたガス充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水素ガスあるいはＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガスを所定圧力に圧縮して被充填タンクに充填するガス充填装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のガス充填装置においては、ガス供給系統に連通されたノズルを被充填タンクに接続し、ガス供給系統を介して供給されたガスを充填する過程で当該タンクの温度が上昇し、この温度上昇によってガスが膨張して圧力が上昇するため、ガス充填の効率が低下する。また、ガス充填時の発熱は、ガス充填時の流量が多いほど温度上昇率が高くなる傾向があり、被充填タンクへのガス充填開始直後の温度上昇が高いことが知られている。
【０００４】
このようなガス充填時の温度上昇を低下させるため、ガス充填装置では、ガスを供給するガス供給系統に冷却器を設け、ノズル収納部からノズルが外されたことをノズル検出スイッチによって検出されると、冷却器を作動させ、ガスを冷却器で冷却して被充填タンクに充填している。これにより、被充填タンクの温度上昇が抑制されるため、ガス充填効率を高めることが可能になる。
【０００５】
また、被充填タンクへのガス充填が完了した後、当該ノズルがノズル収納部に戻されたことがノズル検出スイッチによって検出されると、冷却器を停止させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ガス充填装置においては、被充填タンクへガス充填開始してから所定圧力（目標圧力）に達するまで冷却器を作動させている。また、冷却器の圧縮機及び冷却液を循環させるポンプの消費電力がかなり大きいため、ガス充填時の冷却器による消費電力を節約することが望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したガス充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、ガスを蓄える蓄圧器とガス供給系統を介して接続され、当該ガスを被充填タンクに充填するノズルと、
前記ノズルを前記被充填タンクに接続した状態で前記被充填タンク内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ガス供給系統に設けられ、前記ノズルによって充填されるガスを冷却する冷却器と、
前記冷却器を含む前記ガス供給系統に設けられた各機器を制御して前記被充填タンクへのガス充填を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する際に、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに供給するように制御することを特徴とする。
（２）本発明は、前記被充填タンクへの充填終了時における当該被充填タンク内の圧力を目標圧力として記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、
前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する過程で、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下であり、且つ前記圧力検出手段により検出された圧力検出値と前記記憶手段に記憶された圧力設定値との差が予め設定された圧力差を超える場合に、前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被充填タンクへのガス充填開始の際における当該被充填タンク内の圧力が予め定められた所定値以下の場合に冷却器が作動されるため、冷却器の消費電力を削減できると共に、ガス充填効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるガス充填装置の一実施例の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図２Ｂ】各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図２Ｃ】各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図３】変形例１の概略構成を示す図である。
【図４Ａ】変形例１の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図４Ｂ】変形例１の各モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図４Ｃ】変形例１の各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図５Ａ】変形例２の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図５Ｂ】変形例２の各モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図５Ｃ】変形例２の各モードの条件の変形例を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明によるガス充填装置の一実施例の概略構成を示す図である。図１に示されるように、ガス充填装置１０は、ディスペンサユニット２０と、冷却器３０と、蓄ガス器４０と、コンプレッサ５０とを有する。
【００１４】
ディスペンサユニット２０は、例えば、水素ガスを充填するように構成されており、蓄ガス器４０に連通されたガス供給系統６０と、車両７０に搭載された被充填タンク７２に接続されるノズル８０とを有する。ガス供給系統６０には、一端が蓄ガス器４０に連通され、他端がノズル８０のホース８２に接続されたガス供給配管６１に各機器が配されている。
【００１５】
ガス供給配管６１には、入口側に配された開閉弁６２と、流量計６３と、調節弁６４と、圧力センサＰＴと、出口側の開閉弁６６とが配されている。また、開閉弁６６の上流側と下流側から分岐された分岐配管６７，６８は、ディスペンサユニット２０と別体に設けられた冷却器３０に接続されており、各分岐配管６７，６８には切替弁６９ａ，６９ｂが設けられている。
【００１６】
冷却器３０は、チラーユニットからなり、例えば、エチレングリコール等を含んだ冷却液を熱交換機に循環させ、分岐配管６７，６８を流れるガスと冷却液との間で熱交換を行なうように構成されている。そのため、冷却器３０では、冷却用のコンプレッサや冷却液を循環させるポンプなどを駆動することでガスを冷却するため、かなりの電力を必要とする。
【００１７】
開閉弁６２，６６及び切替弁６９ａ，６９ｂは、それぞれ電磁弁からなり、制御部９０からの制御信号によって開弁状態または閉弁状態に切り替わる。
【００１８】
流量計６３は、例えば、コリオリ式質量流量計からなり、ガス供給配管６１を流れるガスの流量を計測し、その流量信号を制御部（制御手段）９０に出力する。また、圧力センサＰＴ（圧力検出手段）は、ガス供給配管６１を流れるガスの圧力を検出し、そのときの圧力検出信号を制御部９０に出力する。
【００１９】
また、ディスペンサユニット２０には、温度センサＴＴが配されており、温度センサＴＴは、外気温度を検出し、温度検出信号を制御部９０に出力する。尚、温度センサＴＴが検出する外気温度は、例えば、車両７０に搭載された被充填タンク７２の温度とほぼ同じか被充填タンク７２の温度より高いと考えられている。
【００２０】
調節弁６４は、ガス供給配管６１を流れるガスの圧力、流量を調節するように構成されており、制御部９０からの制御信号に応じて弁開度を制御される。また、制御部９０では、ノズル８０が車両７０の被充填タンク７２に接続された後に、充填開始スイッチ９４がオンに操作されると、開閉弁６２，６６を開弁させると共に、調節弁６４を徐々に開いていて被充填タンク７２へのガス充填制御を開始する。
【００２１】
制御部９０は、被充填タンク７２の圧力が予め設定された目標圧力に達した場合、あるいは充填停止スイッチ９６がオンに操作されると、全ての弁を閉止して被充填タンク７２へのガス充填を停止する。また、制御部９０は、ノズル８０を介して被充填タンク７２へガスを充填する際に、圧力センサＴＴにより検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に冷却器３０を作動させて冷却されたガスを被充填タンク７２に供給するように冷却器３０を制御する制御手段を有する。
【００２２】
尚、制御部９０のメモリ（記憶手段）９８には、タンク初期圧力に基づいて被充填タンク７２の残量を演算する制御プログラム、被充填タンク７２への充填圧力または充填流量が一定の割合（上昇率）で上昇するように調整弁６４の弁開度を制御する制御プログラム、被充填タンク７２の初期圧力あるいは充填されるガスの圧力変化あるいは目標圧力と充填圧力との差に基づいて冷却器３０を作動モードまたは停止モードに切り替える制御プログラムなどの各種制御プログラムが格納されている。
【００２３】
また、メモリ９８は、被充填タンク７２への充填終了時における当該被充填タンク７２内の圧力を目標圧力として設定されると、当該目標圧力を圧力設定値として記憶する。さらに、メモリ９８には、被充填タンク７２への充填開始時における当該被充填タンク７２内のタンク内圧力（タンク初期圧力）と外気温度の高低とに応じて、被充填タンク７２へのガス充填時におけるタンク内圧力の上昇率（圧力上昇率）、及び、冷却器３０を作動させるか否かの各条件を各制御モードＡ〜Ｆごとに格納したデータベース（図２Ｂ参照）を有する。
【００２４】
なお、図２Ｂにおいては、タンク初期圧力を１０ＭＰａ以下・１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ・３０ＭＰａ以上の三つに分けて、タンク初期圧力の値から制御モードを選定するようにされているが、タンク初期圧力を上記数値に限定する必要はなく、また、タンク初期圧力を三つ以上に細分化してそれぞれに合った制御モード（圧力上昇率・冷却器の作動の有無）を選定できるようにしても良い。更に、圧力上昇率は、「中」或いは「高」として示しているが、当然ながら実際には、予め定められた圧力上昇率としての数値（例えば、ボンベ目標圧力、ガスの性状などの条件によって適宜設定される数値）が格納（記憶）されている。
【００２５】
冷却器３０は、圧縮機を作動させて冷却液を循環させて分岐配管６７，６８を流れるガスを冷却する冷却ユニットを有する。尚、冷却器３０の構成の詳細は、周知であるので、説明を省略する。
【００２６】
コンプレッサ５０は、ガスを圧縮して蓄ガス器４０に供給しており、蓄ガス器４０内のガスの圧力は、ディスペンサユニット２０よりガスが充填される被充填タンク７２のうちガス充填終了時における被充填タンク７２内の圧力が最も高い充填目標圧力（例えば、設定圧力＝７０ＭＰａ）よりも高い圧力となるように運転される。尚、蓄ガス器４０は、被充填タンク７２の容積よりも充分に大きい容積を有していることが好ましい。
【００２７】
ここで、制御部９０が実行する制御処理について説明する。図２Ａは制御部９０が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図２Ｂは図２Ａの制御処理を行なう際の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【００２８】
作業者は、ガス充填を受ける車両７０が到着すると、ディスペンサユニット２０のノズル８０を当該車両８０の被充填タンク７２の充填口に接続する。そして、充填開始スイッチ９４がオンに操作する。尚、ノズル８０には、機械的に結合される逆流防止弁付カプラ構造になっており、被充填タンク７２の充填口にも逆流防止弁付きカプラ構造になっている。また、逆流防止弁付カプラ構造は、周知であるので、説明を省略する。
【００２９】
図２Ａに示されるように、制御部９０は、Ｓ１１で充填開始スイッチ９４がオンに操作されたときは、Ｓ１２に進み、出口側の開閉弁６６を開弁して被充填タンク７２の圧力をガス供給系統６０に導入し、調節弁６４より下流のガス供給配管６１の圧力を被充填タンク７２の圧力と同じ圧力にする。
【００３０】
次のＳ１３では、外気温度を計測する温度センサＴＴから出力された温度検出値の信号を読み込むと共に、ガス供給配管６１の圧力を計測する圧力センサＰＴから出力された圧力検出値（被充填タンク７２の圧力）の信号を読み込む。
【００３１】
続いて、Ｓ１４に進み、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号に基づいて被充填タンク７２の初期圧力（充填前の圧力）を推定する。
【００３２】
次のＳ１５では、温度センサＴＴにより検出された温度、及び圧力センサＰＴにより検出された圧力の値に基づいて制御モードＡ〜Ｆの中から、当該温度及び圧力に合致する最適の制御モード（図２Ｂを参照）を選択し、入口側の開閉弁６２及び調節弁６４を開弁させる。これで、蓄ガス器４０から圧縮されたガスがガス供給系統６０に供給されると共に、調節弁６４の弁開度による充填制御が開始される。
【００３３】
続いて、Ｓ１６では、選択された制御モードがＡであるか否かをチェックする。図２Ｂに示されるように、制御モードＡは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：高（設定された基準温度以上）」の場合で、「調節弁６４による圧力上昇率：中（中レベルの上昇率（具体的な数値は省略））」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００３４】
Ｓ１６において、制御モードＡが選択された場合には、充填開始当初の供給量が高流量となって温度上昇しやすいため、Ｓ１７に進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。これにより、ガス供給配管６１を流れるガスは、開閉弁６２、流量計６３、調節弁６４を通過した後、分岐配管６７から冷却器３０に供給されて冷却される。さらに、冷却されたガスは、分岐配管６８を介してガス供給配管６１に戻り、ホース８２、ノズル８０を介して被充填タンク７２に供給される。
【００３５】
このように、タンク初期圧力が所定圧力（１０ＭＰａ）以下で、外気温度が予め定められた基準温度（具体的な数値は省略）より高い場合には、制御モードＡが選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させた状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００３６】
また、Ｓ１８では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝中に設定）を行なう。これにより、被充填タンク７２の充填圧力は、中レベルの圧力上昇率でガス充填が行なわれる。
【００３７】
次のＳ１９では、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク７２に充填される充填圧力がメモリ９８に設定された目標圧力（例えば、７０ＭＰａ）に達したか否かをチェックする。Ｓ１９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達していないときは、上記Ｓ１７の処理に戻り、Ｓ１７〜Ｓ１９の処理を繰り返して被充填タンク７２へのガス充填制御を行なう。
【００３８】
また、Ｓ１９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、Ｓ２０に進み、冷却器３０の作動を停止させ、Ｓ２１で全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２，６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する。
【００３９】
また、Ｓ１６において、制御モードＡが選択されていない場合は、Ｓ２２に進み、制御モードＢ，Ｃ，Ｄの何れかが選択されたか否かをチェックする。図２Ｂに示されるように、データベース１００には、制御モードＡ〜Ｆの各条件が格納されている。
図２Ｂのデータベース１００に示されるように、制御モードＢは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：低（設定された基準温度以下）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＣは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：高（設定された基準温度以上）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＤは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：低（設定された基準温度以下）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００４０】
Ｓ２２において、制御モードＢ，Ｃ，Ｄの何れかが選択されたときは、Ｓ２３に進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。すなわち、タンク初期圧力が１０ＭＰａ以下で、外気温度が低い場合には、制御モードＢが選択され、タンク初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで、外気温度が高い場合には、制御モードＣが選択され、タンク初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで、外気温度が低い場合には、制御モードＤが選択される。
【００４１】
このように、制御モードＢ〜Ｄの何れかが選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させ、「調節弁６４による圧力上昇率が高（高レベルの上昇率）」に設定された状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００４２】
また、Ｓ２４では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝高に設定）を行なう。これにより、被充填タンク７２の充填圧力は、目標圧力＝７０ＭＰａに対して初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａであるので、制御モードＡの場合よりも目標圧力との差が小さく、高レベルの圧力上昇率で定圧上昇充填制御によるガス充填が行なわれる。
【００４３】
次のＳ２５では、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク７２に充填される充填圧力がメモリ９８に設定された目標圧力（７０ＭＰａ）に達したか否かをチェックする。Ｓ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達していないときは、上記Ｓ２３の処理に戻り、Ｓ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返して定圧上昇充填制御を行なう。
【００４４】
また、Ｓ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、冷却器３０の作動を停止させ（Ｓ２０）、全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２、６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する（Ｓ２１）。
【００４５】
また、上記Ｓ２２において、制御モードＢ，Ｃ，Ｄの何れも選択されていないときは、Ｓ２６に進み、制御モードＥ，Ｆの何れかを選択する。図２Ｂに示されるように、制御モードＥは、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：高（設定された基準温度以上）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。また、制御モードＦは、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：低（設定された基準温度以下）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。
【００４６】
次のＳ２７では、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、冷却器３０を停止させる。すなわち、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上で、外気温度が高い場合には、制御モードＥが選択され、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上で、外気温度が低い場合には、制御モードＦが選択される。
【００４７】
このように、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上の場合には、供給圧との圧力差が小さくガス充填流量が小さく、ガス充填による温度上昇が低いと予想されるので、制御モードＥ，Ｆが選択され、冷却器３０を停止した状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれる。そのため、冷却器３０を作動させない分、消費電力を低下させながら効率良くガス充填が行える。
【００４８】
また、Ｓ２８では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝高に設定）を行なう。これにより、被充填タンク７２の充填圧力は、目標圧力＝７０ＭＰａに対して初期圧力が３０ＭＰａ以上であるので、制御モードＡ〜Ｄの場合よりも目標圧力との差がより小さく、高レベルの圧力上昇率でガス充填が行なわれる。
【００４９】
次のＳ２９では、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク７２に充填される充填圧力がメモリ９８に設定された目標圧力に達したか否かをチェックする。Ｓ２９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達していないときは、上記Ｓ２７の処理に戻り、Ｓ２７〜Ｓ２９の処理を繰り返す。
【００５０】
また、Ｓ２９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、Ｓ２１に進み、全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２，６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する。
【００５１】
このように、タンク初期圧力に基づいてガス充填の流量が所定以上となる発熱量の大きい場合に冷却器３０を作動され、被充填タンク７２へのガス充填開始からタンク内圧力が目標圧力に達するまでの間に冷却器３０が作動させるため、冷却器３０の消費電力を削減できると共に、ガス充填効率を高めることができる。
【００５２】
ここで、各制御モードの変形例について説明する。図２Ｃは各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。図２Ｃに示されるように、変形例のデータベース２００には、目標圧力と検出圧力との圧力差が予め設定された目標圧力差の閾値に基づく制御モードＡ１〜Ｆ１の各条件が格納されている。
【００５３】
変形例の制御モードＡ１は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５４】
また、変形例の制御モードＢ１は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５５】
また、変形例の制御モードＣ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５６】
また、変形例の制御モードＤ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５７】
また、変形例の制御モードＥ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。
【００５８】
また、変形例の制御モードＦ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。
【００５９】
この変形例の各制御モードは、温度と目標圧力差（閾値）に応じて各条件が設定されている。そのため、制御部９０は、温度センサＴＴにより検出された外気温度及び圧力センサＰＴにより検出された圧力と、メモリ９８に設定された目標圧力との差に基づいて各制御モードＡ１〜Ｆ１の何れかを選択する。
【００６０】
変形例の各制御モードＡ１〜Ｆ１は、図２Ｂに示す制御モードの場合と同様に、冷却器３０の作動、停止、及びガス充填時の圧力上昇率が最適な条件となるように何れかの制御モードが選択され、前述した図２Ａに示すフローチャートの充填制御に適用されることで、被充填タンク７２に対するガス充填が効率良く行なわれる。
〔変形例１〕
図３は変形例１の概略構成を示す図である。図３において、上記図１と共通部分には、同一符合を付してその説明を省略する。
【００６１】
図３に示されるように、冷却器３０は、２台の冷却ユニット３０ａ、３０ｂを有する。２台の冷却ユニット３０ａ、３０ｂは、分岐配管６７，６８に直列に配置されており、被充填タンク７２の初期圧力と外気温度に応じて２台同時作動、あるいは、何れか一方のみ作動、あるいは２台とも停止の何れかの制御モードで制御される。また、冷却ユニット３０ａ、３０ｂは、夫々冷却能力が同じであり、何れか一方のみが作動されるときは、冷却能力がほぼ半分に低下するものの、消費電力も半分になり、消費電力を節約することができる。
【００６２】
図４Ａは変形例１の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図４Ｂは変形例１の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【００６３】
図４Ａにおいて、前述した図２Ａと同じ処理の説明は省略し、異なる処理について説明する。制御部９０は、Ｓ１６ａで制御モードＡまたはＢの何れかが選択された場合、Ｓ１７ａに進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。これにより、ガス供給配管６１を流れるガスは、開閉弁６２、流量計６３、調節弁６４を通過した後、分岐配管６７から冷却器３０の冷却ユニット３０ａ、３０ｂに供給されて冷却される。さらに、冷却ユニット３０ａ、３０ｂで冷却されたガスは、分岐配管６８を介してガス供給配管６１に戻り、ホース８２、ノズル８０を介して被充填タンク７２に供給される。
【００６４】
このように、タンク初期圧力が１０ＭＰａ以下の場合には、制御モードＡ２またはＢ２が選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させた状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００６５】
図４Ｂに示されるように、データベース３００には、変形例の制御モードＡ２〜Ｆ２の各条件が格納されている。制御モードＡ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＢ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：作動」でガス充填を制御する。
【００６６】
従って、制御モードＡ２、Ｂ２の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が１０ＭＰａ以下であるので、充填開始当初の供給量が高流量となって温度上昇しやすいため、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂが共に作動される。これにより、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００６７】
また、Ｓ１６ａにおいて、制御モードＡ２またはＢ２の何れも選択されていない場合は、Ｓ２２ａに進み、制御モードＣ２またはＤ２の何れかが選択されたか否かをチェックする。図４Ｂに示されるように、制御モードＣ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＤ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。
【００６８】
従って、制御モードＣ２、Ｄ２の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで目標圧力７０ＭＰａの半分以下であるので、充填開始当初の供給量が中流量となるため、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂのうち一方の冷却ユニット３０ａのみが作動される。これにより、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行えると共に、冷却器３０の電力消費量を半分に抑えることが可能になる。
【００６９】
また、Ｓ２２ａにおいて、制御モードＣ２またはＤ２の何れも選択されていない場合は、Ｓ２６に進み、制御モードＥ２またはＦ２を選択する。図４Ｂに示されるように、制御モードＥ２は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。また、制御モードＦ２は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。このように、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上の場合は、供給圧との圧力差が小さくガス充填流量が小さく、ガス充填による温度上昇が低いと予想されるので、制御モードＥ２，Ｆ２が選択され、冷却ユニット３０ａ，３０ｂを２台とも停止した状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれる。そのため、冷却ユニット３０ａ，３０ｂを作動させない分、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００７０】
次のＳ２７ａでは、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂを両方とも停止させる。従って、制御モードＥ２、Ｆ２の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が３０ＭＰａ以上で目標圧力７０ＭＰａの半分程度であるので、充填開始当初の供給量が小流量となるため、ガス充填に伴う温度上昇が小さくなり、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂの両方とも停止させる。これにより、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００７１】
図４Ｃは変形例１の各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。図４Ｃに示されるように、データベース４００には、目標圧力と検出圧力との圧力差が予め設定された目標圧力差の閾値に基づく制御モードＡ３〜Ｆ３の各条件が格納されている。制御モードＡ３は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却ユニット１，２：両方とも作動」でガス充填を制御する。
【００７２】
また、制御モードＢ３は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも作動」でガス充填を制御する。
【００７３】
また、制御モードＣ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。
【００７４】
また、制御モードＤ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。
【００７５】
また、制御モードＥ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。
【００７６】
また、制御モードＦ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。
【００７７】
この各制御モードＡ３〜Ｆ３は、温度と目標圧力差に応じて各条件が設定されており、温度センサＴＴにより検出された外気温度及び圧力センサＰＴにより検出された圧力と、メモリ９８に設定された目標圧力との差に基づいて各制御モードＡ３〜Ｆ３の何れかが選択される。
【００７８】
各制御モードＡ３〜Ｆ３は、図４Ｂに示す制御モードＡ２〜Ｆ２の場合と同様に、冷却器３０の作動、停止、及びガス充填時の圧力上昇率が最適な条件となるように何れかの制御モードが選択され、前述した図４Ａに示すフローチャートの充填制御に適用されることで、被充填タンク７２に対するガス充填が効率良く行なわれる。
〔変形例２〕
図５Ａは変形例２の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図５Ｂは変形例２の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【００７９】
図５Ａにおいて、前述した図２Ａと同じ処理の説明は省略し、異なる処理について説明する。制御部９０は、Ｓ１６ｂにおいて、制御モードＡ４またはＢ４の何れかが選択された場合は、Ｓ１７ｂに進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、図１の冷却器３０（又は図３の冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を全工程（ガス充填開始から被充填タンク７２の充填圧力が目標圧力に達するまで）で作動させる。
【００８０】
図５Ｂに示されるように、データベース５００には、変形例の制御モードＡ４〜Ｆ４の各条件が格納されている。制御モードＡ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。また、制御モードＢ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００８１】
これにより、ガス供給配管６１を流れるガスは、開閉弁６２、流量計６３、調節弁６４を通過した後、分岐配管６７から冷却器３０（又は図３の冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）に供給されて冷却される。さらに、冷却されたガスは、分岐配管６８を介してガス供給配管６１に戻り、ホース８２、ノズル８０を介して被充填タンク７２に供給される。
【００８２】
このように、タンク初期圧力が１０ＭＰａ以下の場合には、制御モードＡが選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させた状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００８３】
Ｓ１６ｂにおいて、制御モードＡ４またはＢ４の何れも選択されない場合には、Ｓ２２ｂに進み、制御モードＣ４またはＤ４の何れかが選択されたか否かをチェックする。図５Ｂに示されるように、制御モードＣ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半（充填開始から全行程の半分までの時間帯）の工程で作動」にしてガス充填を制御する。また、制御モードＤ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半の工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００８４】
従って、Ｓ２２ｂにおいて、制御モードＣ４、Ｄ４の何れかが選択された場合には、Ｓ２３ｂに進み、全工程の前半で出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。すなわち、被充填タンク７２の初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで目標圧力７０ＭＰａの半分以下であるので、充填開始当初の供給量が中流量となるため、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を前半の工程で作動される。これにより、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行えると共に、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）の電力消費量を半分に抑えることが可能になる。
【００８５】
そして、Ｓ２４では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝高に設定）を行なう。この場合、被充填タンク７２の充填圧力は、目標圧力＝７０ＭＰａに対して初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａであるので、制御モードＡ４、Ｂ４の場合よりも目標圧力との差が小さく、高レベルの圧力上昇率でガス充填が行なわれる。
【００８６】
次のＳ２４ａでは、全工程の前半が終了したか否かをチェックする。Ｓ２４ａにおいて、全工程の前半が終了していない場合には、上記Ｓ２３ｂの処理に戻り、Ｓ２３ｂ、Ｓ２４、Ｓ２４ａの処理を繰り返し、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を作動させた状態で被充填タンク７２へのガス充填を効率良く行なう。
【００８７】
また、Ｓ２４ａにおいて、全工程の前半が終了した場合には、Ｓ２４ｂに進み、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を停止させる。これにより、全工程の後半（前半終了から被充填タンク７２の充填圧力が目標圧力に達するまでに要する時間帯）では、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を作動させずに被充填タンク７２へのガス充填が行なわれる。これにより、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００８８】
次のＳ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力（７０ＭＰａ）に達していないときは、上記Ｓ２４ｂの処理に戻り、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を停止させたまま被充填タンク７２へのガス充填を行なう。
【００８９】
また、Ｓ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２、６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する（Ｓ２１）。
【００９０】
また、Ｓ２２ｂにおいて、制御モードＣ４またはＤ４の何れも選択されていない場合は、Ｓ２６に進み、制御モードＥ４またはＦ４を選択する。図５Ｂに示されるように、制御モードＥ４は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。また、制御モードＦ４は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。
【００９１】
次のＳ２７ｂでは、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、冷却器３０（又は２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂを両方）を全工程で停止させる。従って、制御モードＥ４、Ｆ４の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が３０ＭＰａ以上で目標圧力７０ＭＰａの半分程度であるので、充填開始当初の供給量が小流量となるため、ガス充填に伴う温度上昇が小さくなり、冷却器３０（又は２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂの両方）を停止する。これにより、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００９２】
図５Ｃは変形例２の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。図５Ｃに示されるように、データベース６００には、目標圧力と検出圧力との圧力差が予め設定された目標圧力差の閾値に基づく制御モードＡ５〜Ｆ５の各条件が格納されている。制御モードＡ５は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９３】
また、制御モードＢ５は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９４】
また、制御モードＣ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半の工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９５】
また、制御モードＤ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半の工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９６】
制御モードＥ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。
【００９７】
また、制御モードＦ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。
【００９８】
各制御モードＡ５〜Ｆ５は、図５Ｂに示す制御モードＡ４〜Ｆ４の場合と同様に、全工程の前半と後半とに分けて、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）の作動、停止、及びガス充填時の圧力上昇率が最適な条件となるように何れかの制御モードが選択され、前述した図５Ａに示すフローチャートの充填制御に適用されることで、被充填タンク７２に対するガス充填が効率良く行なわれる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
尚、上記実施例においては、水素ガスを被充填タンクに充填する場合を例に挙げて説明したが、水素ガス以外のガス（例えば、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）など）を燃料として使用する車両に充填する場合にも本発明を適用できるのは、勿論である。
【０１００】
また、上記実施例では、目標圧力を７０ＭＰａに設定された場合を例に挙げて説明したが、目標圧力が７０ＭＰａ以外の値に設定された場合にも本発明を適用できるのは、勿論である。
【０１０１】
また、上記実施例において、各データベースに格納された条件としてタンク初期圧力が１０ＭＰａ以下、１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ、３０ＭＰａ以上、あるいは目標圧力差：６０ＭＰａ以上、４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ、４０ＭＰａ以下が設定された場合について説明したが、これに限らず、これ以外の圧力値を設定しても良いのは勿論である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０Ａ ガス充填装置
２０ ディスペンサユニット
３０ 冷却器
３０ａ、３０ｂ 冷却ユニット
４０ 蓄ガス器
５０ コンプレッサ
６０ ガス供給系統
６１ ガス供給配管
６２、６６ 開閉弁
６３ 流量計
６４ 調節弁
６７，６８ 分岐配管
６９ａ，６９ｂ 切替弁
７０ 車両
７２ 被充填タンク
８０ ノズル
８２ ホース
９０ 制御部
９４ 充填開始スイッチ
９６ 充填停止スイッチ
９８ メモリ
１００、２００、３００、４００、５００、６００ データベース
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス充填装置に係り、特にガスを効率よく被充填タンクに充填するように構成されたガス充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水素ガスあるいはＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガスを所定圧力に圧縮して被充填タンクに充填するガス充填装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のガス充填装置においては、ガス供給系統に連通されたノズルを被充填タンクに接続し、ガス供給系統を介して供給されたガスを充填する過程で当該タンクの温度が上昇し、この温度上昇によってガスが膨張して圧力が上昇するため、ガス充填の効率が低下する。また、ガス充填時の発熱は、ガス充填時の流量が多いほど温度上昇率が高くなる傾向があり、被充填タンクへのガス充填開始直後の温度上昇が高いことが知られている。
【０００４】
このようなガス充填時の温度上昇を低下させるため、ガス充填装置では、ガスを供給するガス供給系統に冷却器を設け、ノズル収納部からノズルが外されたことをノズル検出スイッチによって検出されると、冷却器を作動させ、ガスを冷却器で冷却して被充填タンクに充填している。これにより、被充填タンクの温度上昇が抑制されるため、ガス充填効率を高めることが可能になる。
【０００５】
また、被充填タンクへのガス充填が完了した後、当該ノズルがノズル収納部に戻されたことがノズル検出スイッチによって検出されると、冷却器を停止させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２０２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ガス充填装置においては、被充填タンクへガス充填開始してから所定圧力（目標圧力）に達するまで冷却器を作動させている。また、冷却器の圧縮機及び冷却液を循環させるポンプの消費電力がかなり大きいため、ガス充填時の冷却器による消費電力を節約することが望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したガス充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、ガスを蓄える蓄圧器とガス供給系統を介して接続され、当該ガスを被充填タンクに充填するノズルと、
前記ノズルを前記被充填タンクに接続した状態で前記被充填タンク内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ガス供給系統に設けられ、前記ノズルによって充填されるガスを冷却する冷却器と、
前記冷却器を含む前記ガス供給系統に設けられた各機器を制御して前記被充填タンクへのガス充填を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する際に、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに供給するように制御することを特徴とする。
（２）本発明は、前記被充填タンクへの充填終了時における当該被充填タンク内の圧力を目標圧力として記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、
前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する過程で、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下であり、且つ前記圧力検出手段により検出された圧力検出値と前記記憶手段に記憶された圧力設定値との差が予め設定された圧力差を超える場合に、前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被充填タンクへのガス充填開始の際における当該被充填タンク内の圧力が予め定められた所定値以下の場合に冷却器が作動されるため、冷却器の消費電力を削減できると共に、ガス充填効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるガス充填装置の一実施例の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図２Ｂ】各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図２Ｃ】各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図３】変形例１の概略構成を示す図である。
【図４Ａ】変形例１の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図４Ｂ】変形例１の各モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図４Ｃ】変形例１の各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図５Ａ】変形例２の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図５Ｂ】変形例２の各モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【図５Ｃ】変形例２の各モードの条件の変形例を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明によるガス充填装置の一実施例の概略構成を示す図である。図１に示されるように、ガス充填装置１０は、ディスペンサユニット２０と、冷却器３０と、蓄ガス器４０と、コンプレッサ５０とを有する。
【００１４】
ディスペンサユニット２０は、例えば、水素ガスを充填するように構成されており、蓄ガス器４０に連通されたガス供給系統６０と、車両７０に搭載された被充填タンク７２に接続されるノズル８０とを有する。ガス供給系統６０には、一端が蓄ガス器４０に連通され、他端がノズル８０のホース８２に接続されたガス供給配管６１に各機器が配されている。
【００１５】
ガス供給配管６１には、入口側に配された開閉弁６２と、流量計６３と、調節弁６４と、圧力センサＰＴと、出口側の開閉弁６６とが配されている。また、開閉弁６６の上流側と下流側から分岐された分岐配管６７，６８は、ディスペンサユニット２０と別体に設けられた冷却器３０に接続されており、各分岐配管６７，６８には切替弁６９ａ，６９ｂが設けられている。
【００１６】
冷却器３０は、チラーユニットからなり、例えば、エチレングリコール等を含んだ冷却液を熱交換機に循環させ、分岐配管６７，６８を流れるガスと冷却液との間で熱交換を行なうように構成されている。そのため、冷却器３０では、冷却用のコンプレッサや冷却液を循環させるポンプなどを駆動することでガスを冷却するため、かなりの電力を必要とする。
【００１７】
開閉弁６２，６６及び切替弁６９ａ，６９ｂは、それぞれ電磁弁からなり、制御部９０からの制御信号によって開弁状態または閉弁状態に切り替わる。
【００１８】
流量計６３は、例えば、コリオリ式質量流量計からなり、ガス供給配管６１を流れるガスの流量を計測し、その流量信号を制御部（制御手段）９０に出力する。また、圧力センサＰＴ（圧力検出手段）は、ガス供給配管６１を流れるガスの圧力を検出し、そのときの圧力検出信号を制御部９０に出力する。
【００１９】
また、ディスペンサユニット２０には、温度センサＴＴが配されており、温度センサＴＴは、外気温度を検出し、温度検出信号を制御部９０に出力する。尚、温度センサＴＴが検出する外気温度は、例えば、車両７０に搭載された被充填タンク７２の温度とほぼ同じか被充填タンク７２の温度より高いと考えられている。
【００２０】
調節弁６４は、ガス供給配管６１を流れるガスの圧力、流量を調節するように構成されており、制御部９０からの制御信号に応じて弁開度を制御される。また、制御部９０では、ノズル８０が車両７０の被充填タンク７２に接続された後に、充填開始スイッチ９４がオンに操作されると、開閉弁６２，６６を開弁させると共に、調節弁６４を徐々に開いていて被充填タンク７２へのガス充填制御を開始する。
【００２１】
制御部９０は、被充填タンク７２の圧力が予め設定された目標圧力に達した場合、あるいは充填停止スイッチ９６がオンに操作されると、全ての弁を閉止して被充填タンク７２へのガス充填を停止する。また、制御部９０は、ノズル８０を介して被充填タンク７２へガスを充填する際に、圧力センサＴＴにより検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に冷却器３０を作動させて冷却されたガスを被充填タンク７２に供給するように冷却器３０を制御する制御手段を有する。
【００２２】
尚、制御部９０のメモリ（記憶手段）９８には、タンク初期圧力に基づいて被充填タンク７２の残量を演算する制御プログラム、被充填タンク７２への充填圧力または充填流量が一定の割合（上昇率）で上昇するように調整弁６４の弁開度を制御する制御プログラム、被充填タンク７２の初期圧力あるいは充填されるガスの圧力変化あるいは目標圧力と充填圧力との差に基づいて冷却器３０を作動モードまたは停止モードに切り替える制御プログラムなどの各種制御プログラムが格納されている。
【００２３】
また、メモリ９８は、被充填タンク７２への充填終了時における当該被充填タンク７２内の圧力を目標圧力として設定されると、当該目標圧力を圧力設定値として記憶する。さらに、メモリ９８には、被充填タンク７２への充填開始時における当該被充填タンク７２内のタンク内圧力（タンク初期圧力）と外気温度の高低とに応じて、被充填タンク７２へのガス充填時におけるタンク内圧力の上昇率（圧力上昇率）、及び、冷却器３０を作動させるか否かの各条件を各制御モードＡ〜Ｆごとに格納したデータベース（図２Ｂ参照）を有する。
【００２４】
なお、図２Ｂにおいては、タンク初期圧力を１０ＭＰａ以下・１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ・３０ＭＰａ以上の三つに分けて、タンク初期圧力の値から制御モードを選定するようにされているが、タンク初期圧力を上記数値に限定する必要はなく、また、タンク初期圧力を三つ以上に細分化してそれぞれに合った制御モード（圧力上昇率・冷却器の作動の有無）を選定できるようにしても良い。更に、圧力上昇率は、「中」或いは「高」として示しているが、当然ながら実際には、予め定められた圧力上昇率としての数値（例えば、ボンベ目標圧力、ガスの性状などの条件によって適宜設定される数値）が格納（記憶）されている。
【００２５】
冷却器３０は、圧縮機を作動させて冷却液を循環させて分岐配管６７，６８を流れるガスを冷却する冷却ユニットを有する。尚、冷却器３０の構成の詳細は、周知であるので、説明を省略する。
【００２６】
コンプレッサ５０は、ガスを圧縮して蓄ガス器４０に供給しており、蓄ガス器４０内のガスの圧力は、ディスペンサユニット２０よりガスが充填される被充填タンク７２のうちガス充填終了時における被充填タンク７２内の圧力が最も高い充填目標圧力（例えば、設定圧力＝７０ＭＰａ）よりも高い圧力となるように運転される。尚、蓄ガス器４０は、被充填タンク７２の容積よりも充分に大きい容積を有していることが好ましい。
【００２７】
ここで、制御部９０が実行する制御処理について説明する。図２Ａは制御部９０が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図２Ｂは図２Ａの制御処理を行なう際の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【００２８】
作業者は、ガス充填を受ける車両７０が到着すると、ディスペンサユニット２０のノズル８０を当該車両８０の被充填タンク７２の充填口に接続する。そして、充填開始スイッチ９４がオンに操作する。尚、ノズル８０には、機械的に結合される逆流防止弁付カプラ構造になっており、被充填タンク７２の充填口にも逆流防止弁付きカプラ構造になっている。また、逆流防止弁付カプラ構造は、周知であるので、説明を省略する。
【００２９】
図２Ａに示されるように、制御部９０は、Ｓ１１で充填開始スイッチ９４がオンに操作されたときは、Ｓ１２に進み、出口側の開閉弁６６を開弁して被充填タンク７２の圧力をガス供給系統６０に導入し、調節弁６４より下流のガス供給配管６１の圧力を被充填タンク７２の圧力と同じ圧力にする。
【００３０】
次のＳ１３では、外気温度を計測する温度センサＴＴから出力された温度検出値の信号を読み込むと共に、ガス供給配管６１の圧力を計測する圧力センサＰＴから出力された圧力検出値（被充填タンク７２の圧力）の信号を読み込む。
【００３１】
続いて、Ｓ１４に進み、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号に基づいて被充填タンク７２の初期圧力（充填前の圧力）を推定する。
【００３２】
次のＳ１５では、温度センサＴＴにより検出された温度、及び圧力センサＰＴにより検出された圧力の値に基づいて制御モードＡ〜Ｆの中から、当該温度及び圧力に合致する最適の制御モード（図２Ｂを参照）を選択し、入口側の開閉弁６２及び調節弁６４を開弁させる。これで、蓄ガス器４０から圧縮されたガスがガス供給系統６０に供給されると共に、調節弁６４の弁開度による充填制御が開始される。
【００３３】
続いて、Ｓ１６では、選択された制御モードがＡであるか否かをチェックする。図２Ｂに示されるように、制御モードＡは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：高（設定された基準温度以上）」の場合で、「調節弁６４による圧力上昇率：中（中レベルの上昇率（具体的な数値は省略））」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００３４】
Ｓ１６において、制御モードＡが選択された場合には、充填開始当初の供給量が高流量となって温度上昇しやすいため、Ｓ１７に進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。これにより、ガス供給配管６１を流れるガスは、開閉弁６２、流量計６３、調節弁６４を通過した後、分岐配管６７から冷却器３０に供給されて冷却される。さらに、冷却されたガスは、分岐配管６８を介してガス供給配管６１に戻り、ホース８２、ノズル８０を介して被充填タンク７２に供給される。
【００３５】
このように、タンク初期圧力が所定圧力（１０ＭＰａ）以下で、外気温度が予め定められた基準温度（具体的な数値は省略）より高い場合には、制御モードＡが選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させた状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００３６】
また、Ｓ１８では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝中に設定）を行なう。これにより、被充填タンク７２の充填圧力は、中レベルの圧力上昇率でガス充填が行なわれる。
【００３７】
次のＳ１９では、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク７２に充填される充填圧力がメモリ９８に設定された目標圧力（例えば、７０ＭＰａ）に達したか否かをチェックする。Ｓ１９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達していないときは、上記Ｓ１７の処理に戻り、Ｓ１７〜Ｓ１９の処理を繰り返して被充填タンク７２へのガス充填制御を行なう。
【００３８】
また、Ｓ１９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、Ｓ２０に進み、冷却器３０の作動を停止させ、Ｓ２１で全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２，６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する。
【００３９】
また、Ｓ１６において、制御モードＡが選択されていない場合は、Ｓ２２に進み、制御モードＢ，Ｃ，Ｄの何れかが選択されたか否かをチェックする。図２Ｂに示されるように、データベース１００には、制御モードＡ〜Ｆの各条件が格納されている。
図２Ｂのデータベース１００に示されるように、制御モードＢは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：低（設定された基準温度以下）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＣは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：高（設定された基準温度以上）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＤは、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：低（設定された基準温度以下）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００４０】
Ｓ２２において、制御モードＢ，Ｃ，Ｄの何れかが選択されたときは、Ｓ２３に進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。すなわち、タンク初期圧力が１０ＭＰａ以下で、外気温度が低い場合には、制御モードＢが選択され、タンク初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで、外気温度が高い場合には、制御モードＣが選択され、タンク初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで、外気温度が低い場合には、制御モードＤが選択される。
【００４１】
このように、制御モードＢ〜Ｄの何れかが選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させ、「調節弁６４による圧力上昇率が高（高レベルの上昇率）」に設定された状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００４２】
また、Ｓ２４では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝高に設定）を行なう。これにより、被充填タンク７２の充填圧力は、目標圧力＝７０ＭＰａに対して初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａであるので、制御モードＡの場合よりも目標圧力との差が小さく、高レベルの圧力上昇率で定圧上昇充填制御によるガス充填が行なわれる。
【００４３】
次のＳ２５では、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク７２に充填される充填圧力がメモリ９８に設定された目標圧力（７０ＭＰａ）に達したか否かをチェックする。Ｓ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達していないときは、上記Ｓ２３の処理に戻り、Ｓ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返して定圧上昇充填制御を行なう。
【００４４】
また、Ｓ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、冷却器３０の作動を停止させ（Ｓ２０）、全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２、６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する（Ｓ２１）。
【００４５】
また、上記Ｓ２２において、制御モードＢ，Ｃ，Ｄの何れも選択されていないときは、Ｓ２６に進み、制御モードＥ，Ｆの何れかを選択する。図２Ｂに示されるように、制御モードＥは、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：高（設定された基準温度以上）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。また、制御モードＦは、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：低（設定された基準温度以下）」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高（高レベルの上昇率）」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。
【００４６】
次のＳ２７では、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、冷却器３０を停止させる。すなわち、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上で、外気温度が高い場合には、制御モードＥが選択され、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上で、外気温度が低い場合には、制御モードＦが選択される。
【００４７】
このように、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上の場合には、供給圧との圧力差が小さくガス充填流量が小さく、ガス充填による温度上昇が低いと予想されるので、制御モードＥ，Ｆが選択され、冷却器３０を停止した状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれる。そのため、冷却器３０を作動させない分、消費電力を低下させながら効率良くガス充填が行える。
【００４８】
また、Ｓ２８では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝高に設定）を行なう。これにより、被充填タンク７２の充填圧力は、目標圧力＝７０ＭＰａに対して初期圧力が３０ＭＰａ以上であるので、制御モードＡ〜Ｄの場合よりも目標圧力との差がより小さく、高レベルの圧力上昇率でガス充填が行なわれる。
【００４９】
次のＳ２９では、圧力センサＰＴから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク７２に充填される充填圧力がメモリ９８に設定された目標圧力に達したか否かをチェックする。Ｓ２９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達していないときは、上記Ｓ２７の処理に戻り、Ｓ２７〜Ｓ２９の処理を繰り返す。
【００５０】
また、Ｓ２９において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、Ｓ２１に進み、全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２，６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する。
【００５１】
このように、タンク初期圧力に基づいてガス充填の流量が所定以上となる発熱量の大きい場合に冷却器３０を作動され、被充填タンク７２へのガス充填開始からタンク内圧力が目標圧力に達するまでの間に冷却器３０が作動させるため、冷却器３０の消費電力を削減できると共に、ガス充填効率を高めることができる。
【００５２】
ここで、各制御モードの変形例について説明する。図２Ｃは各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。図２Ｃに示されるように、変形例のデータベース２００には、目標圧力と検出圧力との圧力差が予め設定された目標圧力差の閾値に基づく制御モードＡ１〜Ｆ１の各条件が格納されている。
【００５３】
変形例の制御モードＡ１は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５４】
また、変形例の制御モードＢ１は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５５】
また、変形例の制御モードＣ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５６】
また、変形例の制御モードＤ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：作動」でガス充填を制御する。
【００５７】
また、変形例の制御モードＥ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。
【００５８】
また、変形例の制御モードＦ１は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器：停止」でガス充填を制御する。
【００５９】
この変形例の各制御モードは、温度と目標圧力差（閾値）に応じて各条件が設定されている。そのため、制御部９０は、温度センサＴＴにより検出された外気温度及び圧力センサＰＴにより検出された圧力と、メモリ９８に設定された目標圧力との差に基づいて各制御モードＡ１〜Ｆ１の何れかを選択する。
【００６０】
変形例の各制御モードＡ１〜Ｆ１は、図２Ｂに示す制御モードの場合と同様に、冷却器３０の作動、停止、及びガス充填時の圧力上昇率が最適な条件となるように何れかの制御モードが選択され、前述した図２Ａに示すフローチャートの充填制御に適用されることで、被充填タンク７２に対するガス充填が効率良く行なわれる。
〔変形例１〕
図３は変形例１の概略構成を示す図である。図３において、上記図１と共通部分には、同一符合を付してその説明を省略する。
【００６１】
図３に示されるように、冷却器３０は、２台の冷却ユニット３０ａ、３０ｂを有する。２台の冷却ユニット３０ａ、３０ｂは、分岐配管６７，６８に直列に配置されており、被充填タンク７２の初期圧力と外気温度に応じて２台同時作動、あるいは、何れか一方のみ作動、あるいは２台とも停止の何れかの制御モードで制御される。また、冷却ユニット３０ａ、３０ｂは、夫々冷却能力が同じであり、何れか一方のみが作動されるときは、冷却能力がほぼ半分に低下するものの、消費電力も半分になり、消費電力を節約することができる。
【００６２】
図４Ａは変形例１の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図４Ｂは変形例１の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【００６３】
図４Ａにおいて、前述した図２Ａと同じ処理の説明は省略し、異なる処理について説明する。制御部９０は、Ｓ１６ａで制御モードＡまたはＢの何れかが選択された場合、Ｓ１７ａに進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。これにより、ガス供給配管６１を流れるガスは、開閉弁６２、流量計６３、調節弁６４を通過した後、分岐配管６７から冷却器３０の冷却ユニット３０ａ、３０ｂに供給されて冷却される。さらに、冷却ユニット３０ａ、３０ｂで冷却されたガスは、分岐配管６８を介してガス供給配管６１に戻り、ホース８２、ノズル８０を介して被充填タンク７２に供給される。
【００６４】
このように、タンク初期圧力が１０ＭＰａ以下の場合には、制御モードＡ２またはＢ２が選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させた状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００６５】
図４Ｂに示されるように、データベース３００には、変形例の制御モードＡ２〜Ｆ２の各条件が格納されている。制御モードＡ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＢ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：作動」でガス充填を制御する。
【００６６】
従って、制御モードＡ２、Ｂ２の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が１０ＭＰａ以下であるので、充填開始当初の供給量が高流量となって温度上昇しやすいため、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂが共に作動される。これにより、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００６７】
また、Ｓ１６ａにおいて、制御モードＡ２またはＢ２の何れも選択されていない場合は、Ｓ２２ａに進み、制御モードＣ２またはＤ２の何れかが選択されたか否かをチェックする。図４Ｂに示されるように、制御モードＣ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。また、制御モードＤ２は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。
【００６８】
従って、制御モードＣ２、Ｄ２の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで目標圧力７０ＭＰａの半分以下であるので、充填開始当初の供給量が中流量となるため、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂのうち一方の冷却ユニット３０ａのみが作動される。これにより、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行えると共に、冷却器３０の電力消費量を半分に抑えることが可能になる。
【００６９】
また、Ｓ２２ａにおいて、制御モードＣ２またはＤ２の何れも選択されていない場合は、Ｓ２６に進み、制御モードＥ２またはＦ２を選択する。図４Ｂに示されるように、制御モードＥ２は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。また、制御モードＦ２は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。このように、タンク初期圧力が３０ＭＰａ以上の場合は、供給圧との圧力差が小さくガス充填流量が小さく、ガス充填による温度上昇が低いと予想されるので、制御モードＥ２，Ｆ２が選択され、冷却ユニット３０ａ，３０ｂを２台とも停止した状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれる。そのため、冷却ユニット３０ａ，３０ｂを作動させない分、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００７０】
次のＳ２７ａでは、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂを両方とも停止させる。従って、制御モードＥ２、Ｆ２の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が３０ＭＰａ以上で目標圧力７０ＭＰａの半分程度であるので、充填開始当初の供給量が小流量となるため、ガス充填に伴う温度上昇が小さくなり、２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂの両方とも停止させる。これにより、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００７１】
図４Ｃは変形例１の各制御モードの変形例の条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。図４Ｃに示されるように、データベース４００には、目標圧力と検出圧力との圧力差が予め設定された目標圧力差の閾値に基づく制御モードＡ３〜Ｆ３の各条件が格納されている。制御モードＡ３は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却ユニット１，２：両方とも作動」でガス充填を制御する。
【００７２】
また、制御モードＢ３は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも作動」でガス充填を制御する。
【００７３】
また、制御モードＣ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。
【００７４】
また、制御モードＤ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａのみ：作動」でガス充填を制御する。
【００７５】
また、制御モードＥ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。
【００７６】
また、制御モードＦ３は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却ユニット３０ａ，３０ｂ：両方とも停止」でガス充填を制御する。
【００７７】
この各制御モードＡ３〜Ｆ３は、温度と目標圧力差に応じて各条件が設定されており、温度センサＴＴにより検出された外気温度及び圧力センサＰＴにより検出された圧力と、メモリ９８に設定された目標圧力との差に基づいて各制御モードＡ３〜Ｆ３の何れかが選択される。
【００７８】
各制御モードＡ３〜Ｆ３は、図４Ｂに示す制御モードＡ２〜Ｆ２の場合と同様に、冷却器３０の作動、停止、及びガス充填時の圧力上昇率が最適な条件となるように何れかの制御モードが選択され、前述した図４Ａに示すフローチャートの充填制御に適用されることで、被充填タンク７２に対するガス充填が効率良く行なわれる。
〔変形例２〕
図５Ａは変形例２の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図５Ｂは変形例２の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。
【００７９】
図５Ａにおいて、前述した図２Ａと同じ処理の説明は省略し、異なる処理について説明する。制御部９０は、Ｓ１６ｂにおいて、制御モードＡ４またはＢ４の何れかが選択された場合は、Ｓ１７ｂに進み、出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、図１の冷却器３０（又は図３の冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を全工程（ガス充填開始から被充填タンク７２の充填圧力が目標圧力に達するまで）で作動させる。
【００８０】
図５Ｂに示されるように、データベース５００には、変形例の制御モードＡ４〜Ｆ４の各条件が格納されている。制御モードＡ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。また、制御モードＢ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００８１】
これにより、ガス供給配管６１を流れるガスは、開閉弁６２、流量計６３、調節弁６４を通過した後、分岐配管６７から冷却器３０（又は図３の冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）に供給されて冷却される。さらに、冷却されたガスは、分岐配管６８を介してガス供給配管６１に戻り、ホース８２、ノズル８０を介して被充填タンク７２に供給される。
【００８２】
このように、タンク初期圧力が１０ＭＰａ以下の場合には、制御モードＡが選択され、冷却器３０によりガスの温度を低下させた状態で被充填タンク７２へのガス充填が行なわれるため、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行える。
【００８３】
Ｓ１６ｂにおいて、制御モードＡ４またはＢ４の何れも選択されない場合には、Ｓ２２ｂに進み、制御モードＣ４またはＤ４の何れかが選択されたか否かをチェックする。図５Ｂに示されるように、制御モードＣ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半（充填開始から全行程の半分までの時間帯）の工程で作動」にしてガス充填を制御する。また、制御モードＤ４は、「タンク初期圧力：１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半の工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００８４】
従って、Ｓ２２ｂにおいて、制御モードＣ４、Ｄ４の何れかが選択された場合には、Ｓ２３ｂに進み、全工程の前半で出口側の開閉弁６６を閉弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを開弁させると共に、冷却器３０を作動させる。すなわち、被充填タンク７２の初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａで目標圧力７０ＭＰａの半分以下であるので、充填開始当初の供給量が中流量となるため、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を前半の工程で作動される。これにより、被充填タンク７２の温度上昇を抑制しながら効率良くガス充填が行えると共に、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）の電力消費量を半分に抑えることが可能になる。
【００８５】
そして、Ｓ２４では、調節弁６４の弁開度を制御して定圧上昇充填制御（圧力上昇率＝高に設定）を行なう。この場合、被充填タンク７２の充填圧力は、目標圧力＝７０ＭＰａに対して初期圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａであるので、制御モードＡ４、Ｂ４の場合よりも目標圧力との差が小さく、高レベルの圧力上昇率でガス充填が行なわれる。
【００８６】
次のＳ２４ａでは、全工程の前半が終了したか否かをチェックする。Ｓ２４ａにおいて、全工程の前半が終了していない場合には、上記Ｓ２３ｂの処理に戻り、Ｓ２３ｂ、Ｓ２４、Ｓ２４ａの処理を繰り返し、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を作動させた状態で被充填タンク７２へのガス充填を効率良く行なう。
【００８７】
また、Ｓ２４ａにおいて、全工程の前半が終了した場合には、Ｓ２４ｂに進み、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を停止させる。これにより、全工程の後半（前半終了から被充填タンク７２の充填圧力が目標圧力に達するまでに要する時間帯）では、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を作動させずに被充填タンク７２へのガス充填が行なわれる。これにより、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００８８】
次のＳ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力（７０ＭＰａ）に達していないときは、上記Ｓ２４ｂの処理に戻り、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）を停止させたまま被充填タンク７２へのガス充填を行なう。
【００８９】
また、Ｓ２５において、圧力センサＰＴにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、全ての弁（調節弁６４、開閉弁６２、６６、切替弁６９ａ，６９ｂ）を閉弁させて被充填タンク７２へのガス充填を終了する（Ｓ２１）。
【００９０】
また、Ｓ２２ｂにおいて、制御モードＣ４またはＤ４の何れも選択されていない場合は、Ｓ２６に進み、制御モードＥ４またはＦ４を選択する。図５Ｂに示されるように、制御モードＥ４は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。また、制御モードＦ４は、「タンク初期圧力：３０ＭＰａ以上」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。
【００９１】
次のＳ２７ｂでは、出口側の開閉弁６６を開弁し、切替弁６９ａ，６９ｂを閉弁させると共に、冷却器３０（又は２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂを両方）を全工程で停止させる。従って、制御モードＥ４、Ｆ４の何れかが選択された場合には、被充填タンク７２の初期圧力が３０ＭＰａ以上で目標圧力７０ＭＰａの半分程度であるので、充填開始当初の供給量が小流量となるため、ガス充填に伴う温度上昇が小さくなり、冷却器３０（又は２台の冷却ユニット３０ａ，３０ｂの両方）を停止する。これにより、冷却器３０の電力消費量を節約することが可能になる。
【００９２】
図５Ｃは変形例２の各制御モードの条件を格納するデータベースを模式的に示す図である。図５Ｃに示されるように、データベース６００には、目標圧力と検出圧力との圧力差が予め設定された目標圧力差の閾値に基づく制御モードＡ５〜Ｆ５の各条件が格納されている。制御モードＡ５は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：中」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９３】
また、制御モードＢ５は、「目標圧力差：６０ＭＰａ以上（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９４】
また、制御モードＣ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半の工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９５】
また、制御モードＤ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ（閾値）」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：前半の工程で作動」にしてガス充填を制御する。
【００９６】
制御モードＥ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：高」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。
【００９７】
また、制御モードＦ５は、「目標圧力差：４０ＭＰａ以下」、「外気温度：低」の場合に適用される制御モードであり、このモードでは、「調節弁６４による圧力上昇率：高」、「冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）：全工程で停止」にしてガス充填を制御する。
【００９８】
各制御モードＡ５〜Ｆ５は、図５Ｂに示す制御モードＡ４〜Ｆ４の場合と同様に、全工程の前半と後半とに分けて、冷却器３０（又は冷却ユニット３０ａ，３０ｂ）の作動、停止、及びガス充填時の圧力上昇率が最適な条件となるように何れかの制御モードが選択され、前述した図５Ａに示すフローチャートの充填制御に適用されることで、被充填タンク７２に対するガス充填が効率良く行なわれる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
尚、上記実施例においては、水素ガスを被充填タンクに充填する場合を例に挙げて説明したが、水素ガス以外のガス（例えば、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）など）を燃料として使用する車両に充填する場合にも本発明を適用できるのは、勿論である。
【０１００】
また、上記実施例では、目標圧力を７０ＭＰａに設定された場合を例に挙げて説明したが、目標圧力が７０ＭＰａ以外の値に設定された場合にも本発明を適用できるのは、勿論である。
【０１０１】
また、上記実施例において、各データベースに格納された条件としてタンク初期圧力が１０ＭＰａ以下、１０ＭＰａ〜３０ＭＰａ、３０ＭＰａ以上、あるいは目標圧力差：６０ＭＰａ以上、４０ＭＰａ〜６０ＭＰａ、４０ＭＰａ以下が設定された場合について説明したが、これに限らず、これ以外の圧力値を設定しても良いのは勿論である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０Ａ ガス充填装置
２０ ディスペンサユニット
３０ 冷却器
３０ａ、３０ｂ 冷却ユニット
４０ 蓄ガス器
５０ コンプレッサ
６０ ガス供給系統
６１ ガス供給配管
６２、６６ 開閉弁
６３ 流量計
６４ 調節弁
６７，６８ 分岐配管
６９ａ，６９ｂ 切替弁
７０ 車両
７２ 被充填タンク
８０ ノズル
８２ ホース
９０ 制御部
９４ 充填開始スイッチ
９６ 充填停止スイッチ
９８ メモリ
１００、２００、３００、４００、５００、６００ データベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを蓄える蓄圧器とガス供給系統を介して接続され、当該ガスを被充填タンクに充填するノズルと、
前記ノズルを前記被充填タンクに接続した状態で前記被充填タンク内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ガス供給系統に設けられ、前記ノズルによって充填されるガスを冷却する冷却器と、
前記冷却器を含む前記ガス供給系統に設けられた各機器を制御して前記被充填タンクへのガス充填を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する際に、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに供給するように制御することを特徴とするガス充填装置。
【請求項２】
前記被充填タンクへの充填終了時における当該被充填タンク内の圧力を目標圧力として記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、
前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する過程で、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下であり、且つ前記圧力検出手段により検出された圧力検出値と前記記憶手段に記憶された圧力設定値との差が予め設定された圧力差を超える場合に、前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに充填することを特徴とする請求項１記載のガス充填装置。
【請求項１】
ガスを蓄える蓄圧器とガス供給系統を介して接続され、当該ガスを被充填タンクに充填するノズルと、
前記ノズルを前記被充填タンクに接続した状態で前記被充填タンク内のガス圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ガス供給系統に設けられ、前記ノズルによって充填されるガスを冷却する冷却器と、
前記冷却器を含む前記ガス供給系統に設けられた各機器を制御して前記被充填タンクへのガス充填を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する際に、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下の場合に前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに供給するように制御することを特徴とするガス充填装置。
【請求項２】
前記被充填タンクへの充填終了時における当該被充填タンク内の圧力を目標圧力として記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、
前記ノズルを介して前記被充填タンクへ前記ガスを充填する過程で、前記圧力検出手段により検出された圧力検出値が予め定められた所定値以下であり、且つ前記圧力検出手段により検出された圧力検出値と前記記憶手段に記憶された圧力設定値との差が予め設定された圧力差を超える場合に、前記冷却器を作動させて冷却されたガスを前記被充填タンクに充填することを特徴とする請求項１記載のガス充填装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【公開番号】特開２０１２−４７２３４（Ｐ２０１２−４７２３４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８７２４（Ｐ２０１０−１８８７２４）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００１１００９９）トキコテクノ株式会社 (264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００１１００９９）トキコテクノ株式会社 (264)
【Ｆターム（参考）】
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